青島科技大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)青島科技大學(xué)

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在研究帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它將做什么運(yùn)動(dòng)？（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)2、在量子力學(xué)中，不確定關(guān)系限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量。對(duì)于一個(gè)微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動(dòng)量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)3、在光學(xué)的成像問(wèn)題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像4、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時(shí)間改變，以下哪種說(shuō)法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動(dòng)量能同時(shí)確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的5、在量子物理中，電子的軌道概念與經(jīng)典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有怎樣的能量特點(diǎn)？（）A.能量連續(xù)變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比6、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。以下關(guān)于理想氣體內(nèi)能的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，內(nèi)能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內(nèi)能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內(nèi)能一定減小D.理想氣體等溫變化，內(nèi)能一定不變，但對(duì)外做功7、在研究光的折射現(xiàn)象時(shí)，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過(guò)折射率和入射角，利用折射定律計(jì)算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)8、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系9、在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)物體的動(dòng)能。當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式和變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動(dòng)能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過(guò)相對(duì)論的能量方程推導(dǎo)動(dòng)能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時(shí)，相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能近似相等10、在近代物理中，盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)驗(yàn)中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會(huì)如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無(wú)法確定11、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無(wú)法確定12、在光學(xué)的折射定律中，對(duì)于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)的折射情況，以下關(guān)于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關(guān)系，描述不準(zhǔn)確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對(duì)折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同13、在波動(dòng)光學(xué)的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過(guò)雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于干涉條紋間距的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.條紋間距會(huì)變小，因?yàn)殡p縫間距與條紋間距成反比B.可以通過(guò)雙縫干涉的公式來(lái)定量計(jì)算條紋間距的變化C.光的波長(zhǎng)不變的情況下，雙縫間距增大必然導(dǎo)致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強(qiáng)度無(wú)關(guān)14、在量子場(chǎng)論的初步介紹中，關(guān)于場(chǎng)的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.量子場(chǎng)論認(rèn)為場(chǎng)是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過(guò)程B.場(chǎng)的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場(chǎng)論通過(guò)對(duì)場(chǎng)進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對(duì)宏觀物理現(xiàn)象沒(méi)有任何影響15、在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過(guò)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式來(lái)分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無(wú)關(guān)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及計(jì)算方法，舉例說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。2、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁波傳播特性，分析電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度、折射和反射現(xiàn)象，以及在無(wú)線通信和雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象和磁化強(qiáng)度的概念，并解釋不同類型磁介質(zhì)的特點(diǎn)？4、（本題5分）在波動(dòng)光學(xué)中，牛頓環(huán)是一種等厚干涉現(xiàn)象。請(qǐng)解釋牛頓環(huán)的形成原理和干涉條紋的特點(diǎn)，推導(dǎo)牛頓環(huán)半徑與光波長(zhǎng)和透鏡曲率半徑的關(guān)系，并舉例說(shuō)明其在光學(xué)精密測(cè)量中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在量子場(chǎng)論中，弦理論是一種試圖統(tǒng)一自然界基本相互作用的理論，闡述弦理論的基本假設(shè)、數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和面臨的挑戰(zhàn)，以及在理論物理學(xué)中的地位和研究進(jìn)展。2、（本題5分）深入探討?yīng)M義相對(duì)論中的洛倫茲變換，分析其數(shù)學(xué)推導(dǎo)、物理意義以及在不同慣性系之間物理量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。3、（本題5分）全面論述狹義相對(duì)論中的雙生子佯謬，分析其物理情境、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和相對(duì)論解釋，以及對(duì)時(shí)間相對(duì)性的深入理解。4、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的原子能級(jí)和光譜，解釋其物理原理、數(shù)學(xué)模型以及在原子物理和光譜分析中的應(yīng)用。5、（本題5分）詳細(xì)論述牛頓運(yùn)動(dòng)定律在經(jīng)典力學(xué)中的地位和作用，并舉例說(shuō)明其在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用以及局限性。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一長(zhǎng)直導(dǎo)線通有電流I1，在其附近有一矩形回路，邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1和L2，矩形回路與長(zhǎng)直導(dǎo)線共面，且矩形的一邊與導(dǎo)線平行，距離為d。計(jì)算通過(guò)矩形回路的磁通量。2、（本題10分）一理想氣體進(jìn)行卡諾循環(huán)，高溫?zé)嵩礈囟葹門(mén)1，低溫?zé)嵩礈囟葹門(mén)2。若在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g增加一個(gè)溫度為T(mén)3的中間熱源，構(gòu)成一個(gè)新的循環(huán)，求新循環(huán)的效率。3、（本題10分）在一個(gè)豎直放置的U形管中，裝有密度為1.0×10^3kg/m3的